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7月6日《Cell》精彩内容

2012.7.08
Cell创刊于1976年,现已成为世界自然科学研究领域最著名的期刊之一,并陆续发行了十几种姊妹刊,在各自专业领域里均占据着举足轻重的地位。Cell以发表具有重要意义的原创性科研报告为主,许多生命科学领域最重要的发现都发表在Cell上。最新一期(7月6日)Cell杂志就公布了不少重要的研究成果:

piRNAs Initiate an Epigenetic Memory of Nonself RNA in the C. elegans Germline p65
Masaki Shirayama, Meetu Seth, Heng-Chi Lee, Weifeng Gu, Takao Ishidate, Darryl Conte, Craig C. Mello

这是系列的三篇文章,来自麻省大学医学院,霍德华休斯医学院的研究人员近期发现了一种与RNAi相关,能侦查到入侵者的新机制,这种机制与之前通过识别dsRNA,或者一些外来序列其他异常特征的方法不同,新方法是通过将外来序列和之前表达的RNA记忆进行比较,一旦识别出差异来,一种称为外来DNA片段的“表观记忆”就会产生,并且一代传给一代,永久沉默这一基因。

这种与RNAi相关的现象被称为RNAe(RNA诱导表观沉默,RNA-induced epigenetic silencing),其一个显著特点就是动物体携带有之前基因表达的记忆。这种活性基因的记忆可以作为一种“反沉默(anti-silencing)”信号,保护机体本身产生的基因不受到RNAe的影响,在某些情况下,将外来基因作为自身基因。

研究人员发现,当编码绿色荧光蛋白GFP的外来DNA片段,插入到一种线虫体内的时候,有些线虫就会沉默这些新入侵的DNA,而有些线虫则会表达GFP基因。之后研究人员深入分析了RNAi在决策沉默还是表达GFP方面的作用,在RNAi相关现象中,一种蛋白:Argonaute会与小分子RNAs相互作用,利用它们作为识别靶标核苷酸的遗传标记。

这些研究提出了一种小分子RNA系统在表观遗传过程中,令人惊讶的复杂作用。这表明了piRNAs能不断扫描生殖细胞中的所有表达的基因,不断的将每个序列,与之前基因表达记忆进行比对。当找到外来基因的时候,这个新型表观遗传信息就会被传递给下一代。反过来说,如果偶然有新基因被随机表达,那么这个活性状态也会被作为一种稳定的表观遗传记忆,被传递给下一代,因此机体就能有效的将外来基因融入自身基因了。

The Structure of Human Argonaute-2 in Complex with miR-20a p100
Elad Elkayam, Claus-D. Kuhn, Ante Tocilj, Astrid D. Haase, Emily M. Greene, Gregory J. Hannon, Leemor Joshua-Tor

来自冷泉港实验室,HHMI等处的研究人员发表了题为“The structure of human Argonaute-2 in complex with miR-20a”的文章,解析了一种结合在RNA上的人类蛋白三维原子结构,其上的这段RNA片段能“指导”蛋白沉默基因,这种蛋白就是有名的Ago2(Argonaute-2)蛋白,它在RNA干扰过程中扮演了一种关键的调控作用。

细胞内某个基因要发挥作用,需要其DNA首先拷贝成mRNA,然后这种转录信息利用细胞蛋白合成机器,翻译成蛋白质,但是当一个Argonaute-2蛋白结合到向导RNA小片段上的时候――这种RNA小片段有可能是短小的干扰RNA,或者是miRNAs,就会拦截mRNA分子。这种向导RNA能作为定位装置,帮助Argonaute-2蛋白靶向mRNA。

几年前,Joshua-Tor与冷泉港实验室等处的同事: Gregory Hannon合作,发现Argonaute蛋白是由不同结构域部分组成的,就像是把分子剪刀,能沉默靶标mRNA。他们分析的Argonaute蛋白来自一种能在极端高温下生存的古细菌:Pyrococcus furiosus。

但是他们还不了解其中Argonaute活性的生物学功能,以及机制,因此接下来聚焦于高等生物中这种蛋白的结构,比如哺乳动物中的Argonaute蛋白,这些生物中Argonaute功能和靶标确认的相关信息,可以从文献中获取。”

结果他们发现,人类Argonaute-2蛋白总体结构与结构域组成,和古细菌中结构相似,其中miRNA锚定在mid和PAZ结构域末端,在结合槽(binding groove)中形成k转折(k-turn)。而且这种miRNA的结合显著提高了Argonaute-2蛋白的稳定性,使其能保持稳定的蛋白构象。

Proteasomal Degradation Resolves Competition between Cell Polarization and Cellular Wound Healing p151
Keiko Kono, Yasushi Saeki, Satoshi Yoshida, Keiji Tanaka, David Pellman

科学家揭示一种PKC依赖的新机制可预防细胞损伤部位与极化细胞骨架之间的竞争,进而促进细胞愈合。

细胞损伤的愈合作用,使细胞膜损伤得以修复,在真核生物中是普遍存在的。损伤愈合反应的一个重要方面是极化的细胞骨架和细胞内分泌机器朝向损伤位点的重新定向。


虽然关于参与损伤愈合过程的保守蛋白的研究屡有进展,科学家一直没能将这些参与成员联系为一个连贯的反应机制。通过在芽殖酵母中使用激光损伤的方法,研究者证明,局部细胞壁/膜的损伤触发蛋白质从极性生长部位扩散,从而使这些蛋白在伤口部位积累。

研究者发现了一个蛋白激酶-C依赖的机制,可介导成形素蛋白Bni1(一组参与肌动蛋白聚合并与快速增长的肌动蛋白微丝末端相关的蛋白)和胞吐囊组件Sec3蛋白的降解。

这种蛋白降解对防止极化生长部位和细胞损伤部位之间的相互竞争构建的原材料是必不可少的。避免与预先存在的极化细胞骨架发生竞争,可能是高效的极化细胞损伤愈合的一般特征。

该研究,为众多细胞损伤相关疾病,如,心肌细胞、神经细胞损伤,肌肉萎缩等的研究提供了新的启示。

Acetylation-Dependent Regulation of Skp2 Function

来自哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心等处的研究人员报道了促进肿瘤发生的一个关键事件:Skp2信号异常的作用新机理,发现了Skp2致癌作用的一个乙酰化调控机制,这将为解析Skp2如何调控细胞迁移提供新的研究方向。

研究人员发现Skp2在K68和K71位置上,会被p300乙酰修饰,而这个过程会被 SIRT3去乙酰化酶拮抗,如果细胞内SIRT3 失活,那么就能加速Skp2的乙酰化,从而增加Skp2的稳定性,Cdh1介导的水解途径就会减少。

这样的结果就是Skp2致癌作用增强,并且研究人员通过乙酰化模拟突变细胞实验,也发现会导致体内细胞增殖和肿瘤发生的增多。除此之外,研究人员还发现核定位信号NLS中的Skp2被乙酰化,能促进其在细胞质中停留,而细胞质中的Skp2会通过E-cadherin的泛素化和降解,增加细胞迁移。

Follicular Dendritic Cells Emerge from Ubiquitous Perivascular Precursors

来自苏黎世大学的神经病理学家们解答了围绕滤泡树突状细胞起源的谜题。滤泡树突状细胞是在许多自身免疫性疾病和感染性疾病中发挥重要作用的淋巴器官细胞。苏黎世大学研究小组证实滤泡树突状细胞来自定位于血管壁的细胞。由于这些研究发现,科学家们现在拥有了探究自身免疫性疾病、慢性炎症、肿瘤和朊病毒感染等关键特征的手段。

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